CENTRO DE TECNOLOGIA
PROGRAMA DE PÓS-GRADUAÇÃO EM ENGENHARIA CIVIL
Veruska Kelly Gomes Rocha Avelino
ESTUDO DO COMPORTAMENTO NO ESTADO FRESCO E
ENDURECIDO DO CONCRETO COM INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO
DE CORTE DE BOTÃO
Natal
Veruska Kelly Gomes Rocha Avelino
ESTUDO DO COMPORTAMENTO NO ESTADO FRESCO E
ENDURECIDO DO CONCRETO COM INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO
DE CORTE DE BOTÃO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civil.
Orientador: Prof. Dr. Paulo Alysson Brilhante Faheina de Souza
Natal
Veruska Kelly Gomes Rocha Avelino
ESTUDO DO COMPORTAMENTO NO ESTADO FRESCO E
ENDURECIDO DO CONCRETO COM INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO
DE CORTE DE BOTÃO
Dissertação apresentada ao Programa de Pós-graduação, em Engenharia Civil, da Universidade Federal do Rio Grande do Norte, como requisito parcial à obtenção do título de Mestre em Engenharia Civi.
BANCA EXAMINADORA
___________________________________________________________________ Prof. Dr. Paulo Alysson Brilhante Faheina de Souza – Orientador
___________________________________________________________________ Profa. Dra. Jaquelígia Brito da Silva – Examinador Interno (UFRN)
___________________________________________________________________ Profª. Drª. Maria das Vitórias Vieira Almeida de Sá – Examinador Interno (UFRN)
__________________________________________________________________ Prof. Dr. Ricardo Peixoto Suassuna Dutra – Examinador Externo (UFPB)
ESTUDO DO COMPORTAMENTO NO ESTADO FRESCO E
ENDURECIDO DO CONCRETO COM INCORPORAÇÃO DE RESÍDUO
DE CORTE DE BOTÃO
Veruska Kelly Gomes Rocha Avelino
Orientador: Prof. Dr. Paulo Alysson Brilhante Faheina de Souza
RESUMO
O presente trabalho objetivou avaliar a influência da incorporação do resíduo de corte de botão em poliéster-RCBP sobre a plasticidade e a resistência mecânica em concreto de cimento Portland. O RCBP utilizado na pesquisa originou-se do material descartado por uma empresa fabricante de botão localizada no município de Parnamirim/RN. Utilizou-se o resíduo, como carga no concreto, nas concentrações de 0 %, 5 %, 10 %, 15 % e 20 %, em relação à massa do cimento. O traço de referência do concreto utilizado na pesquisa apresenta a proporção, em massa, de 1:1,33:2,45:0,50 (cimento:areia:brita:água/cimento). Nos ensaios de resistência à compressão foram testados quatro corpos-de-prova para cada idade (3, 7 e 28 dias) e traço, enquanto que para os ensaios de resistência à tração na flexão foram testados dois corpos-de-prova para cada traço. Além disso, fez-se o Slump Test, com vistas a verificar a consistência do concreto. Observou-se uma tendência de redução da resistência à compressão e abatimento para todos os traços com incorporação do RCBP. Houve um aumento de resistência à tração na flexão para os traços de 5 % e 10 %, em relação ao concreto sem incorporação do resíduo, superando o sugerido pela NBR 6118/2003 que apresenta uma correlação entre resistência à tração e à compressão. Na análise microestrutural, observou-se que o RCBP apresentou uma superfície irregular e porosa, podendo ser o motivo do decréscimo do abatimento.
INFLUENCE ON CONSISTENCY AND MECHANIC
STRENGTH ON CONCRETE WITH ADDITION OF WASTE
FROM BUTTON MANUFACTURING
Veruska Kelly Gomes Rocha Avelino
Adviser: Prof. Dr. Paulo Alysson Brilhante Faheina de Souza
ABSTRACT
This works aims at investigating the effects of adding waste from RCBP-polyester button manufacturing to Portland cement concrete, particularly regarding its consistency and mechanic strength. The RCBP used came from a button factory located in Parnamirim, RN, Brazil. The waste was added to the concrete on different ratios: 5 %, 10 %, 15 % and 20 % of the total cement mass. A sample of concrete without the RCBP was used as reference, 1:1,33:2,45:0,50. For the mechanic strength test four samples were tested with different ages (3, 7 and 28 days old) and mixtures. Furthermore, a Slump Test was also conducted in order to verify the concrete’s consistency. A tendency to a reduction in the compression resistance was noticed for all samples. For the samples with 5 % and 10 %, there was also an increase in the traction resistance during inflexion, regarding the reference concrete. In the microstructural analysis, the RBCP was observed to show an irregular and porous surface, thus explaining the consistency decrease.
AGRADECIMENTOS
Ao meu bom Deus, pela bênção de sentir Sua presença em minha vida. A Ele toda a Honra, toda a Glória e todo o Louvor;
Ao meu amado marido, Allysson Henrique Avelino Bezerra, pelo apoio em todos os momentos, pelo amor, incentivo e paciência;
Aos meus pais, Elvis José da Rocha e Maria de Lourdes Gomes da Silva, pelo estímulo sempre presente e por acreditarem em minhas conquistas;
Aos meus irmãos, Vanessa, Valéria e Elton, pelo entendimento da minha ausência durante o mestrado;
As minhas amigas, engenheiras Larissa e Ilzenete, pela amizade e apoio ao longo desse período de estudo;
A toda a minha família, pela compreensão;
À Universidade Federal do Rio Grande do Norte, instituição que me formou desde a graduação, a minha eterna gratidão;
À CAPES, pelo suporte financeiro;
Ao Programa de Pós-Graduação em Engenharia Civil, coordenada pelo Professor Olavo Francisco dos Santos Júnior, pelo encaminhamento e estímulo;
Ao Professor Paulo Alysson Brilhante Faheina de Souza, pela orientação desta pesquisa;
Ao Professor George Santos Marinho, pelo apoio na fase inicial do trabalho;
As professoras, Maria das Vitórias e Jaquelígia Brito, pelas valiosas contribuições acadêmicas;
Ao Sr. Francisco Braz do Laboratório de Materiais de Construção da UFRN, pela dedicação e empenho durante a realização dos ensaios;
À Rafaella Xavier, pela presteza e simpatia ao longo do Mestrado;
Aos projetos CTPETRO-INFRA e FINEP/LIEM, pela disponibilidade do MEV;
Sumário
Lista de Figuras ... xii
Lista de Tabelas ... xiv
Lista de Abreviaturas ... xvi
Introdução ... 1
Fundamentação Teórica... 3
2.1 Concreto ... 3
2.1.1 Definições ... 3
2.1.2 Propriedades do concreto ... 3
2.1.2.1 Propriedades do concreto fresco ... 4
2.1.2.1.1 Trabalhabilidade ... 4
2.1.2.1.2 Consistência ... 5
2.1.2.1.3 Segregação e Exsudação ... 6
2.1.2.2 Propriedades do concreto endurecido ... 7
2.1.2.2.1 Massa específica ... 7
2.1.2.2.2 Resistência à compressão ... 7
2.1.2.2.3 Resistência à tração na flexão ... 10
2.1.2.2.4 Permeabilidade e absorção ... 10
2.1.2.2.5 Retração ... 12
2.1.2.2.6 Fluência ... 13
2.1.2.2.7 Durabilidade ... 13
2.1.3 Produção do concreto ... 15
2.1.3.1 Mistura ... 15
2.1.3.2 Transporte ... 15
2.1.3.3 Lançamento... 16
2.1.3.5 Cura ... 17
2.1.4 Microestrutura do concreto ... 17
2.2 Aglomerante ... 18
2.2.1 Classificação dos aglomerantes ... 19
2.2.2 Cimento Portland ... 19
2.2.2.1 Composição Química ... 20
2.2.2.2 Hidratação do cimento Portland... 23
2.2.2.3 Tipos de cimento Portland ... 24
2.3 Agregados ... 26
2.3.1 Classificação dos agregados ... 26
2.3.1.1 Quanto à origem ... 26
2.3.1.2 Quanto às dimensões ... 27
2.3.1.3 Quanto à composição mineralógica ... 27
2.3.2 Propriedades dos agregados ... 28
2.4 Sustentabilidade e Resíduos ... 30
2.4.1 Origem da Teoria do Desenvolvimento Sustentável ... 30
2.4.2 Noção de sustentabilidade ... 32
2.4.3 Resíduos... 33
2.4.3.1 Classificação dos resíduos ... 34
2.4.4 Resíduos Industriais ... 35
2.4.5 Reciclagem e Reutilização ... 36
2.4.5.1 Polímeros ... 39
2.4.5.2 Caracterização do RCBP... 41
2.4.6 Impactos ambientais causados pela produção e utilização do botão ... 42
2.4.7 Resíduos incorporados aos materiais ... 43
Procedimento Experimental ... 46
3.1 Planejamento Experimental ... 48
3.1.2 Cálculo dos quantitativos ... 48
3.2 Caracterizações dos Materiais ... 50
3.2.1 Cimento ... 50
3.2.1.1 Ensaio de Início de Pega ... 51
3.2.1.2 Ensaio de Expansibilidade ... 52
3.2.1.3 Ensaio de Finura ... 53
3.2.1.4 Ensaio de Resistência à compressão ... 54
3.2.2 Areia ... 55
3.2.2.1 Massa Específica Real e Massa Unitária ... 56
3.2.2.2 Composição granulométrica ... 57
3.2.3 Brita ... 58
3.2.3.1 Massa Específica Real e Massa Unitária ... 58
3.2.3.2 Composição granulométrica ... 59
3.2.4 Resíduo de corte de botão em poliéster ... 59
3.2.4.1 Massa Específica Real e Massa Unitária ... 59
3.2.4.2 Composição granulométrica ... 60
3.3 Caracterização do Concreto ... 60
3.3.1 Produção do concreto ... 60
3.3.2 Ensaios no concreto ... 61
3.3.2.1 Ensaio do abatimento ... 61
3.3.2.2 Resistência à compressão ... 62
3.3.2.3 Resistência à tração na flexão ... 63
3.3.2.4 Absorção e porosidade ... 64
3.3.2.5 Análise microestrutural ... 65
Resultados e Discussões ... 69
4.1 Caracterização dos Materiais ... 69
4.1.1 Cimento ... 69
4.1.1.2 Ensaio de Expansibilidade ... 70
4.1.1.3 Ensaio de Finura ... 70
4.1.1.4 Resistência à compressão ... 70
4.1.2 Areia ... 71
4.1.2.1 Composição granulométrica ... 71
4.1.2.2 Massa específica real e Massa unitária ... 72
4.1.3 Brita ... 73
4.1.3.1 Composição granulométrica ... 73
4.1.3.2 Massa específica real e Massa unitária ... 74
4.1.4 Resíduo do corte de botão de poliéster (RCBP)... 74
4.1.4.1 Massa específica real e Massa unitária ... 74
4.1.4.2 Absorção e Porosidade ... 75
4.2 Caracterização do Concreto ... 75
4.2.1 Ensaio da consistência ... 75
4.2.2 Ensaio da resistência à compressão axial... 77
4.2.3 Ensaio de resistência à tração na flexão ... 78
4.2.4 Ensaio de Absorção, Porosidade e Massa específica real ... 80
4.2.5 Análise microestrutural... 82
Considerações Finais ... 84
5.1 Conclusões ... 84
5.2 Contribuições para o conhecimento ... 85
5.3 Sugestões para Trabalhos Futuros ... 86
Lista de Figuras
Figura 1 - Seção transversal de um corpo-de-prova de concreto. ... 17
Figura 2 - Microestrutura do concreto: a) zona de transição matriz-agregado e b) matriz da pasta do cimento. ... 18
Figura 3- a) Manta pós-corte; b) e c) Manta com granulometria menor; d) Pó compactado proveniente do polimento do botão. ... 38
Figura 4 - Agulha de Vicat. ... 51
Figura 5 - Agulha de Le Chatelier. ... 52
Figura 6 - Peneira com acessórios. ... 53
Figura 7 - Areia Normalizada. ... 55
Figura 8 - Moldes do corpo-de-prova. ... 55
Figura 9 - Frasco de Chapman. ... 56
Figura 10 - Ensaio de abatimento (Fonte: SOUZA, 2007). ... 62
Figura 11 – Corpos-de-prova moldados. ... 63
Figura 12 - Máquina de Ensaios Mecânicos AMSLER. ... 63
Figura 13 - a) Máquina de Ensaios Mecânicos AMSLER. b) Corpo-de-prova com aplicação de carga no centro do prisma. ... 64
Figura 14 - Bolacha de concreto retirada dos corpos-de-prova (Fonte:SOUZA,2007). ... 66
Figura 15 - Barra de concreto identificada... 66
Figura 16 - a) Congelamento da amostra. b) Quebra da seção. ... 67
Figura 17 - Amostras metalizadas para análise da microestrutura. ... 67
Figura 18 - Curva granulométrica do agregado miúdo. ... 72
Figura 19 - Curva granulométrica da brita. ... 73
Figura 20 – Correlação entre o abatimento do concreto com diferentes concentrações do RCBP. ... 76
Figura 22 - Resistência média à tração na flexão. ... 79
Figura 23 - Correlação da resistência à tração na flexão obtida nos ensaios e sugerida pela NBR 6118/2003. ... 80
Figura 24 - Comparação da absorção e da porosidade do concreto. ... 81
Figura 25 - Micrografia da partícula do RCBP. ... 82
Figura 26 - Micrografia da zona de transição matriz-RCBP no concreto CP10r. ... 83
Lista de Tabelas
Tabela 1 - Abatimento indicado por tipo de obra e condições de adensamento. ... 6
Tabela 2 - Resistência média do concreto em MPa em função da relação água/cimento para vários tipos de cimento brasileiro. ... 9
Tabela 3- Resistência relativa em relação à idade. ... 10
Tabela 4 - Classificação dos Agentes Agressivos. ... 14
Tabela 5 - Composição do cimento Portland. ... 21
Tabela 6 - Propriedades dos compostos do cimento Portland. ... 23
Tabela 7 - Tipos de cimentos Portland nacionais. ... 24
Tabela 8 - Propriedades dos agregados de acordo com as condicionantes. ... 29
Tabela 9 - Composição química do botão em poliéster... 39
Tabela 10 -Aplicação dos elastômeros... 40
Tabela 11 - Aplicação dos plásticos. ... 41
Tabela 12 - Composição química do RCBP. ... 42
Tabela 13 - Poluentes x Efeitos sobre a saúde humana. ... 43
Tabela 14 - Formulação dos concretos. ... 48
Tabela 15 - Quantidade de corpos-de-prova. ... 49
Tabela 16 - Volume estimado do concreto por traço. ... 49
Tabela 17 - Volume total do concreto produzido por traço. ... 50
Tabela 18 - Quantidade de materiais para os ensaios. ... 50
Tabela 19 - Amostras selecionadas para análise no MEV. ... 68
Tabela 20 - Ensaio de início de pega do cimento Portland. ... 69
Tabela 21 - Ensaio de Finura do cimento Portland. ... 70
Tabela 22 - Ensaio de Resistência à compressão. ... 70
Tabela 23 -Composição granulométrica do agregado miúdo. ... 71
Tabela 25 - Composição granulométrica da brita. ... 73
Tabela 26- Massa Específica Real e Massa Unitária da brita. ... 74
Tabela 27 - Massa Específica Real e Massa Unitária do RCBP. ... 75
Tabela 28 - Ensaio de consistência. ... 76
Tabela 29 - Resistência média à compressão axial. ... 77
Tabela 30 - Resistência média à tração na flexão aos 28 dias. ... 79
Lista de Abreviaturas
ABNT – Associação Brasileira de Normas Técnicas ASTM – American Society for Testing and Materials CP – Cimento Portland
CP00r – Corpo-de-prova com traço de referência
CP05r – Corpo-de-prova com 5 % de incorporação do RCBP CP10r – Corpo-de-prova com 10 % de incorporação do RCBP CP15r – Corpo-de-prova com 15 % de incorporação do RCBP CP20r – Corpo-de-prova com 20 % de incorporação do RCBP RCBP – Resíduo de corte de botão em Poliéster
CAPÍTULO 1
Introdução
Atualmente, pesquisadores buscam, de maneira incansável, fontes alternativas de energia renovável com o objetivo de diminuir o alto consumo de recursos naturais por parte da população mundial, favorecendo a preservação do meio ambiente.
De acordo com a Pesquisa Anual da Indústria da Construção – PAIC, em 2008, existiam no Brasil aproximadamente 1,7 milhões de pessoas envolvidas na construção civil, de modo que se tornou uma atividade amplamente responsável pelo consumo de matérias-primas naturais em larga escala.
Nesse contexto, o concreto de cimento Portland é o material de construção mais utilizado (SÁ, 2006). Seu índice de consumo vem crescendo ao longo dos anos e é muito maior atualmente do que há 40 anos. Estima-se que o consumo mundial de concreto na presente conjuntura alcança um montante de 11 bilhões de toneladas métricas anuais. O vasto uso desse material é justificado pela excelente resistência do concreto à água, pela facilidade com que elementos estruturais de concreto podem ser obtidos através de uma variedade de formas e tamanhos, pelo baixo custo e pela rápida disponibilidade do material para uma obra (METHA; MONTEIRO, 2008).
Por ser um material capaz de absorver certos tipos de resíduos, o concreto tem sido alvo de estudos com relação à incorporação de rejeitos industriais que contemplam o corte de botão, o pó de porcelanato, o pó de pedra, a borracha do pneu, o PET, a cinza de olarias, dentre outros.
agregado à intenção de dar um destino final ao resíduo industrial, tendo em vista que ocupa um volume de 200 t no aterro sanitário, contribuindo substancialmente para a degradação ambiental.
Convém ainda ressaltar que se trata de um material não reciclável, logo não se reintegra ao processo de fabricação de novos botões. No entanto, diante de um aspecto tecnológico, esse rejeito pode ser reutilizado na execução de novos materiais, de modo que tenha aproveitabilidade em algum setor.
No intuito de viabilizar essa possibilidade, algumas pesquisas vêm sendo desenvolvidas com o propósito de utilizar esse material em setores industriais, mais especificamente no setor da Construção Civil, em elementos como concreto, bloco de cimento, bloco de solo-cimento e argamassas.
Algumas vantagens ambientais na utilização desse resíduo são:
A redução de alguns gases poluentes lançados na atmosfera em consequência da queima desse material, representados pelas dioxinas, toluenos e fenóis;
A redução do volume do próprio resíduo, causador de problemas de saúde e degradação ambiental;
O prolongamento de vida útil do aterro sanitário.
Por conseguinte, o objetivo geral desse trabalho funda-se em avaliar o desempenho técnico e o efeito da incorporação do resíduo gerado pelo processo de fabricação de botão em concreto, ao passo que os objetivos específicos propõem:
Caracterizar o resíduo de corte de botão em poliéster;
Definir e avaliar diferentes proporções do resíduo para a produção do concreto;
Verificar, através de ensaios, o comportamento plástico e mecânico do concreto diante de diferentes proporções do resíduo;
CAPÍTULO 2
Fundamentação Teórica
2.1 Concreto
2.1.1 Definições
O concreto é um material da construção civil constituído pela mistura de cimento Portland, areia, brita e água, o qual pode ser acrescentado de adições ou aditivos.
Em virtude desses componentes apresentarem, para obras específicas, algumas deficiências quanto à resistência, peso e fissuras, foram sendo desenvolvidos concretos com alterações de materiais. No primeiro caso, a resistência pode ser aumentada produzindo concreto de alta resistência pela adição de superplastificante ou aditivos redutores de água. No segundo caso, a densidade do concreto pode ser reduzida pela substituição de parte do agregado convencional pelo agregado leve, como é o caso de adicionar o resíduo da fabricação do botão. Já no terceiro caso, a fissura pode ser amenizada pela adição de fibras no concreto, produzindo com isso um concreto reforçado com fibras (METHA; MONTEIRO, 2008).
Com o conhecimento que se tem hoje sobre o concreto e seus materiais é possível executar grandes estruturas com segurança e economia (GIAMUSSO, 1992).
2.1.2 Propriedades do concreto
endurecido, apresentar propriedades relativas à resistência à compressão e à tração, módulo de deformação, entre outras.
2.1.2.1 Propriedades do concreto fresco
São propriedades do concreto fresco: a trabalhabilidade, a consistência, a coesão e a exsudação.
2.1.2.1.1 Trabalhabilidade
A ASTM – American Society for Testing and Materials – define a trabalhabilidade como a propriedade que determina o esforço exigido, com perda mínima de homogeneidade, para as operações de lançamento, adensamento e acabamento de uma quantidade de concreto (METHA; MONTEIRO, 2008).
A Trabalhabilidade é a característica fundamental para que o concreto seja bem adensado, ou seja, é a adequação da consistência ao processo utilizado para o lançamento e adensamento (GIAMUSSO, 1992).
Destaca-se também como trabalhabilidade do concreto, a propriedade de ser misturado, transportado, lançado e vibrado, sem mudança de homogeneidade (ALVES, 1993).
A trabalhabilidade é uma propriedade composta, contendo dois componentes principais:
Fluidez – descreve a facilidade de mobilidade;
Coesão – descreve a resistência à exsudação e à segregação.
Em geral, a trabalhabilidade das misturas do concreto é afetada pelos seguintes itens:
Teor de argamassa;
Tamanho, textura e forma do agregado; Aditivos e adições.
2.1.2.1.2 Consistência
A consistência é usada como um simples índice da mobilidade ou da fluidez do concreto fresco e pode ser medida pelo ensaio de abatimento de tronco de cone ou pelo Aparelho Vebe. Sua perda é definida como a perda do abatimento do concreto fresco com o passar do tempo (METHA; MONTEIRO, 2008).
A água presente na junção de grãos permite o movimento relativo das partículas, formando, com isso, uma película de água no entorno da superfície sólida que elimina o atrito interno entre as partículas, permitindo à mistura deformar-se sob o efeito de qualquer processo e assentamento. Esta propriedade é chamada de consistência (ALVES, 1993).
A necessidade ou demanda de água é função da área superficial total das partículas de material sólido, isto é, cimento e agregados, e da consistência desejada. Em geral, para diminuir a demanda de água se faz necessário aumentar o tamanho máximo do agregado, pois essa medida diminui a área total das partículas (GIAMUSSO, 1992).
Tabela 1 - Abatimento indicado por tipo de obra e condições de adensamento.
Consistência Abatimento Tipos de obra e Condições de adensamento
(mm)
Extremamente
Seca 0 Pré-fabricação. Condições especiais de adensamento Muito Seca 0 Grandes massas; pavimentação. Vibração muito energética
Seca 0 a 20 Estrutura de concreto armado ou protendido. Vibração energética
Rija 20 a 50 Estruturas correntes. Vibração normal
Plástica 50 a 120 Estruturas correntes. Adensamento manual
Úmida 120 a 200 Estruturas responsabilidades. Adensamento manual correntes sem grandes
Fluida (líquida) 200 a 250 Concreto inadequado
Fonte: TARTUCE, 1990.
2.1.2.1.3 Segregação e Exsudação
Entende-se por coesão a propriedade do concreto que mantém os componentes misturados (GIAMUSSO, 1992).
A falta de coesão provoca a segregação. Define-se segregação como a separação dos componentes de uma mistura de concreto fresco em que a sua distribuição deixa de ser uniforme (METHA; MONTEIRO, 2008).
As diferenças de tamanho das partículas e da massa específica dos componentes constituem a causa primária da segregação, podendo ser controlada pela escolha de granulometria adequada e pelo cuidado no manuseio (NEVILLE, 1997).
Há dois tipos de segregação (METHA; MONTEIRO, 2008):
Quando o concreto, devido à falta de finos, não consegue reter a água, essa sobe, acumulando-se na superfície livre do concreto ainda fresco (GIAMUSSO, 1992). Esta propriedade é dita exsudação, fenômeno demonstrado por meio do surgimento da água na superfície, após o concreto ter sido lançado e adensado.
A quantidade e a velocidade da exsudação dependem da dosagem do concreto, do teor de água, da temperatura, da finura do cimento, da granulometria do agregado e da ação de certos aditivos (ANDRIOLO, 1984).
2.1.2.2 Propriedades do concreto endurecido
2.1.2.2.1 Massa específica
A massa específica do concreto utilizada normalmente é a massa da unidade de volume, incluindo os vazios. Os valores dessas massas variam entre 2.000 kg/m3 a 2.800 kg/m3. Pode-se considerar, para efeito de cálculo, quando a massa
específica real não for conhecida, o valor de 2.400 kg/m3 para o concreto simples e de 2.500 kg/m3 para o concreto armado (NBR 6118/2003).
Com a utilização de agregados leves, é possível reduzir para 1.800 kg/m3 a
ordem desse valor (PETRUCCI, 1978).
2.1.2.2.2 Resistência à compressão
A resistência de um material é dada como a capacidade de resistir à tensão sem se romper. No concreto, a resistência está relacionada à tensão necessária para causar a ruptura, definida como tensão máxima que a amostra do concreto pode suportar (METHA; MONTEIRO, 2008).
Os principais fatores que influenciam a resistência são:
Tipo de cimento;
Idade;
Temperatura;
Relação agregado/cimento; Tamanho máximo do agregado.
Os componentes apropriados e suas proporções para a mistura do concreto são elementos fundamentais para o produto, que deverá atender à resistência especificada.
A influência do tipo do cimento afeta tanto a resistência do concreto quanto essa resistência ao longo do tempo (GIAMUSSO, 1992). As classes do cimento 25, 32 e 40, dizem respeito à resistência característica à compressão especificada para a idade de 28 dias, em MPa, e são características importantes, pois estão diretamente ligadas à resistência do concreto.
Tabela 2 - Resistência média do concreto em MPa em função da relação água/cimento para vários tipos de cimento brasileiro.
Tipo e classe do cimento
Relação a/c
0,65 0,60 0,55 0,50 0,45
CP I 32 28 32 37 41 47
CP II 32 24 28 31 35 39
CP II 40 28 32 36 41 46
CP III 32 23 27 31 36 41
CP III 40 27 32 37 42 49
CP IV 32 24 28 32 36 41
CP V ARI RS 30 33 38 42 46
CP V ARI 33 38 42 47 53
Notas: 1-Agregados de origem granítica 2-Diâmetro máximo 25 mm
3-Abatimento entre 50 mm e 70 mm
4-Concretos com aditivo plastificante normal
Fonte: HELENE; ANDRADE, 2007.
O valor mínimo da resistência à compressão deve ser de 20 MPa para concretos apenas com armadura passiva (armado) e 25 MPa para concretos com armadura ativa (protendido). O valor de 15 MPa pode ser usado apenas em concreto magro e em obras provisórias (HELENE; ANDRADE, 2007).
A relação água/cimento está diretamente ligada à porosidade, pois quanto menor a relação água/cimento, menor será a porosidade da pasta e, portanto, maior será a resistência.
A qualidade potencial do concreto depende da relação água/cimento e do grau de hidratação. É através da evolução da hidratação do cimento que a idade influencia na resistência à compressão (GIAMUSSO, 1992).
Tabela 3- Resistência relativa em relação à idade.
Idade em dias 3 7 21 28
Resistência relativa 50% 70% 92% 100%
Fonte: GIAMUSSO, 1992.
A temperatura influencia diretamente na velocidade das reações de hidratação.
A relação agregado/cimento é importante no fator da resistência mecânica, pois como o agregado apresenta uma resistência maior que a da pasta, quanto maior a proporção de agregado, maior será a resistência do concreto (GIAMUSSO, 1992).
2.1.2.2.3 Resistência à tração na flexão
A resistência à tração na flexão é uma propriedade normalmente utilizada para analisar comportamento de pavimentos de rodovias e de aeroportos, lajes e vigas, cujo regime de solicitação em serviço gera fadiga à tração na flexão (ABCP, 1998).
O ensaio consiste em flexionar uma peça de material elástico, onde parte dela é comprimida e parte flexionada.
A resistência à tração e à compressão são propriedades intimamente relacionadas, porém não há proporcionalidade direta entre elas. À medida que a resistência à compressão vai aumentando, a resistência à tração também aumenta, entretanto, a uma taxa decrescente (METHA; MONTEIRO, 2008).
2.1.2.2.4 Permeabilidade e absorção
a) Necessariamente, utiliza-se uma quantidade de água superior àquela que se precisa para hidratar o aglomerante; e essa água, ao evaporar, deixa vazios;
b) Os volumes absolutos de cimento e água que entram em reação diminuem com a combinação química;
c) Durante a mistura, o ar é incorporado à massa do concreto.
O processo físico pelo qual o concreto retém água nos poros e condutos capilares, denomina-se absorção.
A permeabilidade é a propriedade que identifica a possibilidade de passagem da água através do material. Essa propriedade acontece em virtude da água utilizada para mistura do concreto ser dosada em excesso a fim de conferir uma consistência, sendo depois liberada, formando redes de poros (ALVES, 1993).
Os fatores que afetam a porosidade, a absorção e a permeabilidade são apresentados no Quadro 1, a seguir (PETRUCCI, 1978).
Materiais Constituintes Água Quantidade
Pureza
Cimento Composição
Finura
Agregados Quantidade
Tipo Diâmetro Graduação
Impurezas
Adições Quimicamente ativos
Quimicamente inertes
Métodos de preparação Mistura
Lançamento Adensamento
Acabamento
Condições posteriores Idade Cura
Condições de ensaios
2.1.2.2.5 Retração
A retração do concreto de cimento Portland é a redução de seu volume ao longo do tempo e está associada, principalmente, à perda de água para o ambiente externo (NUNES, 2007). Podem ser plástica, por secagem e autógena.
A retração plástica ocorre devido à perda de água capilar por secagem (GIAMUSSO, 1992). É afetada, primeiramente, pelo teor de água utilizado no concreto. As características que interferem no aparecimento da retração são: a quantidade e qualidade da pasta, a dosagem e as condições de cura (ANDRIOLO, 1984).
A contração da massa do concreto provocará tensões de tração e conseqüentemente, fissuração. As fissuras de retração plástica podem ser:
Mapeadas;
Acompanhando armadura ou outra inclusão no concreto; Acompanhando mudanças de seção;
Diagonais.
As fissuras por retração plásticas são fissuras paralelas entre si, distanciadas de 0,3 m a 1 m, com profundidade entre 25 mm e 50 mm (METHA; MONTEIRO, 2008). Possuem abertura entre 0,1 mm e 3 mm e podem ser muito curtas ou com até 1 m de comprimento (NEVILLE, 1997).
Já a retração autógena ocorre devido à redução de volume dos produtos de hidratação (GIAMUSSO, 1992).
A retração autógena é a redução de volume do material cimentício na hidratação do cimento, após o início da pega. Essa retração surge após a remoção de umidade dos poros capilares pela hidratação do cimento ainda não hidratado (NEVILLE, 1997).
2.1.2.2.6 Fluência
A fluência pode ser definida como o aumento de deformação sob tensão mantida ou, se a deformação for mantida constante, a fluência se manifesta como a redução progressiva da tensão com o tempo, denominada relaxação (NEVILLE, 1997).
A fluência é uma deformação lenta, apresentada pelo concreto quando submetido a um carregamento permanente (GIAMUSSO, 1992).
A fluência ou deformação lenta do concreto é o aumento da deformação ou contração deste, no tempo, e sob carga de longa duração, sem variação térmica. Essa deformação envolve a chamada fluência básica e a fluência de secagem (HELENE; ANDRADE, 2007)
Os fatores que interferem na fluência são (SOUZA, 2007):
Quantidade de pasta do concreto; Idade do carregamento;
Relação tensão/resistência; Perda de umidade do concreto.
2.1.2.2.7 Durabilidade
previstas, condicionadas pelo eventual ataque de agentes agressivos a que estejam sujeitas durante sua vida em serviço (BAUER, 2000).
A durabilidade do concreto de cimento Portland é a capacidade de resistir à ação das intempéries, ataques químicos, abrasão ou qualquer outro processo de deterioração (METHA; MONTEIRO, 2008).
Na Tabela 4 estão classificados os agentes agressivos mais usuais.
Tabela 4 - Classificação dos Agentes Agressivos.
Agentes Concreto Armadura
Mecânicos Abrasão, choques, vibração,
fadiga
Físicos Temperatura
Físico-químicos Corrosão eletroquímica
Corrosão sob tensão
Águas puras
Oxidação Ecológicos Águas carbônicas
Químicos Águas sulfatadas
Água do mar
Agentes reativos
Intrínsecos Reação álcali-agregado
Biológicos Bactérias
FONTE: BAUER, 2000.
Alguns fatores afetam a durabilidade do concreto. São eles:
Características dos materiais utilizados no concreto; Composição do concreto;
Condições de exposição;
Ações mecânicas, movimentação de origem térmica, impactos, ações cíclicas, retração, fluência e relaxação;
A durabilidade é assegurada pela baixa permeabilidade, dificultando o acesso da água ao interior da massa de concreto. Isto se consegue aumentando a compacidade por um estudo cuidadoso de granulometria, consumo mínimo de cimento e baixando a relação água/cimento (PETRUCCI, 1978).
O concreto, para ser durável, necessita ser bem adensado, ter baixa permeabilidade, baixa absorção, baixa retração e não ter trincas (ANDRIOLO, 1984).
2.1.3 Produção do concreto
A produção do concreto compreende a mistura, o transporte, o lançamento, o adensamento e a cura desse material.
2.1.3.1 Mistura
A mistura do concreto de cimento Portland consiste em fazer com que os materiais utilizados na produção entrem em contato íntimo, obtendo assim um recobrimento da pasta de cimento sobre os agregados (PETRUCCI, 1978).
A mistura é a operação de fabricação do concreto, tendo como resultado uma massa homogênea obtida a partir do agrupamento interno dos agregados, aglomerantes, adicionantes, aditivos e água. Tal mistura pode ser manual ou mecânica (BAUER, 2000).
2.1.3.2 Transporte
O sistema de transporte do concreto, do equipamento de sua fabricação ao local de aplicação, depende do tipo, da localização e do volume da obra. Muitas vezes, a trabalhabilidade com que o concreto tem que ser utilizado depende desse tipo de transporte (BAUER, 2000).
O sistema de transporte pode ser classificado como:
Transporte Vertical; Transporte Inclinado; Bombas;
Caminhões-betoneira.
2.1.3.3 Lançamento
O lançamento deve ser executado logo após a mistura, não sendo permitida a realização dessa etapa após o início da pega (NBR 14931/2004).
Alguns cuidados devem ser tomados para a etapa de lançamento, tais como:
As fôrmas devem ser estanques para que não haja fuga da nata de cimento; Em peças muito delgadas utilizam-se tubos flexíveis para evitar o atrito com a
forma ou com a armadura;
A altura máxima de lançamento, em concretagens comuns, deve ser de no máximo 2 m;
Em peças mais altas, o concreto deve ser lançado por janelas laterais, que são fechadas à medida que o concreto avança;
O concreto deve ser lançado o mais próximo possível da sua posição final; A altura da camada de concreto lançado é limitada em função do tipo de
adensamento;
O lançamento do concreto deve seguir o Plano de Concretagem, evitando, portanto, as juntas de construção.
2.1.3.4 Adensamento
2.1.3.5 Cura
Compreende a cura o conjunto de medidas que tem por finalidade evitar a evaporação prematura da água necessária à hidratação do cimento, que rege a pega e seu endurecimento. As condições de umidade e temperatura são importantes fatores para as propriedades do concreto endurecido (PETRUCCI, 1978).
A cura do concreto tem por objetivo evitar a perda de umidade e controlar a temperatura por um período suficiente para atingir o nível de resistência desejado (METHA; MONTEIRO, 2008).
2.1.4 Microestrutura do concreto
A macroestrutura é a parte da estrutura que pode ser vista a olho nu. O concreto é visto como um material bifásico, constituído de agregados e do meio ligante.
A Figura 1 apresenta a seção de um corpo-de-prova de concreto de cimento Portland.
Figura 1 - Seção transversal de um corpo-de-prova de concreto.
MONTEIRO, 2008).
Em nível microscópico, é possível observar a não homogeneidade entre as fases, divididas em três partes: agregado, zona de transição interface e a matriz da pasta de cimento hidratado (SÁ, 2006).
A zona de transição interface é uma pequena região, com espessura de 10µm a 50 µm, em volta do agregado graúdo que, normalmente, apresenta-se mais fraca do que os outros dois componentes do concreto – o agregado e a pasta de cimento hidratada. Por esse motivo, é uma região que exerce influência no comportamento mecânico do concreto (METHA; MONTEIRO, 2008; NEVILLE, 1997; MINDESS, 1989). A Figura 2 mostra a microestrutura do concreto.
Figura 2 - Microestrutura do concreto: a) zona de transição matriz-agregado e b) matriz da pasta do cimento.
2.2 Aglomerante
Aglomerante é um material geralmente pulverulento, tem por finalidade ligar os grãos dos agregados e através disso, promover o aumento da resistência do material resultante. Utiliza-se na obtenção de argamassas e concretos, na forma da própria pasta, e também na confecção de natas (ARAÚJO et al., 2000; TARTUCE; GIOVANNETTI, 1990).
Os aglomerantes podem ser aplicados nas pastas, argamassas e nos concretos. As pastas são misturas do aglomerante com água, que, em virtude dos efeitos secundários causados pela retração, são pouco usadas. Já a argamassa
resulta da pasta com o agregado miúdo. O concreto é o material da argamassa acrescentado do agregado graúdo (MELO, 2009).
2.2.1 Classificação dos aglomerantes
Os aglomerantes podem ser classificados em ativos ou inertes.
Os aglomerantes ativos são divididos em:
Aéreos – são aglomerantes que endurecem pela ação química do CO2 do ar.
Como exemplo, tem-se a cal aérea e o gesso (TARTUCE; GIOVANNETTI, 1990).
Hidráulicos – são aglomerantes cuja pasta apresenta propriedade de endurecer apenas pela reação com a água, fenômeno este que é denominado hidratação. Após seu endurecimento, resiste satisfatoriamente à ação da água, tais como a cal hidráulica, o cimento natural e o cimento Portland (VERÇOZA, 1984).
Poliméricos – são aglomerantes que tem reação devido à polimerização de uma matriz.
Os aglomerantes inertes endurecem por secagem e são representados pelas argilas e pelos betumes (TARTUCE; GIOVANNETTI, 1990).
2.2.2 Cimento Portland
O cimento é um recurso empregado na construção desde a antiguidade. Porém, só agora foi possível especular sobre a sua provável descoberta. Na execução das pirâmides, os egípcios utilizaram um tipo de cimento, a passo que os gregos e os romanos empregaram um tufo vulcânico que também endurecia quando misturado à água, e diversas construções com esse material ainda estão de pé.
responsabilidade pela elaboração do chamado ―Cimento Portland‖, cujo nome foi concebido por apresentar cor e propriedades de durabilidade e solidez semelhantes às rochas da ilha britânica de Portland (NÓBREGA, 2006).
O cimento Portland é um aglomerante hidráulico produzido pela moagem de clínqueres constituídos essencialmente por silicatos de cálcio hidratado e uma pequena quantidade de uma ou mais formas de sulfato de cálcio natural, contendo, eventualmente, adições de certas substâncias que modificam suas propriedades ou facilitam seu emprego. Os clínqueres são nódulos de 5 mm a 25 mm de diâmetro de material sintetizado, produzido quando uma mistura de matérias-primas de composição pré-determinada é aquecida em altas temperaturas (BAUER, 2000).
O cimento é o aglomerante hidráulico capaz de fazer pega tanto no ar quanto na água, sem estar misturado com areia (VERÇOZA, 1984).
Atualmente, é o aglomerante mais importante na construção civil, sendo fundamental o conhecimento de suas propriedades para um melhor aproveitamento.
2.2.2.1 Composição Química
O cimento Portland é constituído por silicatos e aluminatos de cálcio, praticamente sem cal livre. Ao serem misturados com água, os silicatos e aluminatos se hidratam e produzem o endurecimento da massa, oferecendo uma elevada resistência mecânica.
Os componentes fundamentais desse aglomerante são a cal (CaO), a sílica (SiO2), a alumina (Al2O3), o óxido de ferro (Fe2O3), certa proporção de magnésia
(MgO) e uma pequena porcentagem de anidrido sulfúrico (SO3). Onde este é
adicionado após a calcinação para retardar o tempo de pega do material (BAUER, 2000).
Tabela 5 - Composição do cimento Portland.
Óxido Abreviação Composto Abreviação
CaO
SiO2
Al2O3
Fe2O3
MgO
SO3
H2O
C S A F M S H 3CaO.SiO2 2CaO.SiO2
3CaO.Al2O3
4CaO.Al2O3. Fe2O3
4CaO.Al2O3. SO3
3CaO.2SiO2. 3H2O
CaSO4.2H2O
C3S
C2S
C3A
C4AF
C4A3S
C3S2H3
CSH2 Fonte: METHA; MONTEIRO, 2008.
Através do comportamento mecânico dos componentes hidratáveis do cimento, é possível verificar que(ARAÚJO et al., 2000):
O silicato tricálcico (C3S) é o maior responsável pela resistência em todas as
idades, especialmente no primeiro mês;
O silicato dicálcico (C2S) é o maior responsável pelo ganho de resistência em
idades mais avançadas, principalmente após um ano de idade;
O aluminato tricálcico(C3A) contribui para ganhos de resistência,
especialmente no primeiro dia;
O ferro aluminato tetracálcico (C4AF) pouco contribui para a resistência do
cimento;
O silicato tricálcico e o aluminato tricálcico muito contribuem para a liberação do calor de hidratação do cimento, devido ao grande ganho de resistência que apresentam no primeiro dia.
Segundo especificações técnicas, a composição dos óxidos dos cimentos nacionais, em valores médios, é a seguinte:
encontre completamente combinada. A existência de cal livre, em virtude de uma falha no processo de fabricação, pode prejudicar na estabilidade de volume das argamassas e concretos.
A porcentagem de sílica (SiO2) na composição do cimento varia de 20 % a
23%, a partir de sua combinação com a cal resultam os componentes mais importantes do Portland.
A alumina (Al2O3) do cimento tem origem na argila e seu teor varia de 4,5 % a
7 %. O composto formado pela combinação desse óxido com a cal acelera a pega do aglomerante e reduz sua resistência aos sulfatos, razão pela qual a sua quantidade deve ser pequena.
A presença do óxido de ferro (Fe2O3) é muito pequena, chegando até 3,5 %
na composição do cimento. Desde que, respeitando uma porcentagem não muito elevada, esse óxido é útil pelo seu papel de fundente, pois em combinação com a alumina, facilita a produção de cal que se converte toda em silicato tricálcico.
A magnésia (MgO) provém do carbonato de magnésio presente no calcário, ou em pequena quantidade na argila. Seu teor no cimento tem que ser menor que 6,5 %. Esse óxido atua como expansivo, isso quando em quantidades superiores a certos limites, agindo de forma nociva à estabilidade de volume das argamassas e concretos.
Tabela 6 - Propriedades dos compostos do cimento Portland.
Propriedades C3S C2S C3A C4AF
Resistência à compressão nas primeiras idades
Resistência à compressão nas idades posteriores
Velocidade de reação de hidratação
Quantidade de calor de hidratação
Resistência a águas agressivas
Boa Boa Média Média Média Fraca Boa Lenta Pequena Boa Boa Fraca Rápida Grande Fraca Fraca Fraca Rápida Média Fraca
Fonte: TARTUCE, 1990.
2.2.2.2 Hidratação do cimento Portland
A reação química do cimento com a água resulta num material com características de endurecimento e pega, denominada essa reação de hidratação do cimento.
O mecanismo de hidratação se inicia com a dissolução dos compostos anidros com a água, porém verifica-se que nem todos os compostos se hidratam na mesma velocidade. Os silicatos de cálcio hidratados e os aluminatos hidratados são os componentes hidratados mais comuns. Entretanto, os aluminatos têm sua velocidade de hidratação superior a dos silicatos.
As reações de hidratação dos aluminatos são responsáveis pelas características de perda de consistência e pega de uma pasta de cimento Portland. Os aluminatos reagem rapidamente com a água e se cristalizam em poucos minutos. Nessa reação não se produz hidróxido, mas aluminato hidratado (PETRUCCI, 1978).
2.2.2.3 Tipos de cimento Portland
Ao longo do tempo, novas misturas e inovações tecnológicas foram determinando a obtenção de diversos tipos de cimento, buscando, com isso, materiais econômicos de maior resistência e durabilidade desejada.
Observam-se , na Tabela 7, os principais tipos de cimento Portland oferecidos no mercado.
Tabela 7 - Tipos de cimentos Portland nacionais.
ABNT Sigla Denominação
NBR 5732/1991 NBR 11578/1991 NBR 5735/1991 NBR 5736/1999 NBR 5733/1991 NBR 12989/1993 NBR 13116/1994 CP I CP I-S CP II-E CP II-Z CP II-F CP III CP IV CPV-ARI CPB BC Portland Comum
Portland Comum com adição de Fíler Carbonático
Portland Comum com adição de Escória ou Pozolana
Portland Composto com Escória
Portland Composto com Pozolana
Portland Composto com Fíler
Portland de Alto-Forno
Portland Pozolânico
Portland Alta Resistência Inicial
Portland Branco
Portland de Baixo Calor de Hidratação
Fonte: Associação Brasileira de Cimento Portland.
As classes 25, 32 e 40 dos cimentos definem a sua resistência mecânica aos 28 dias, respectivamente como 25 MPa, 32 MPa e 40 MPa. Essa resistência é obtida através de ensaios com argamassa normal, oriunda da mistura de cimento, areia normal e água, na qual a areia normal deve satisfazer a NBR 7214/1982.
O cimento Portland composto (CP II) pode ter na sua composição uma adição de 6 % a 34 % de escória, 6 % a 14 % de pozolana ou 6 % a 10 % de fíler.
O cimento Portland de alto-forno (CP III) se caracteriza por conter quantidades maiores de adições de escória de alto-forno. Essa quantidade de escória está entre 35 % a 70 % presente na sua composição, proporcionando à reação do cimento com a água um baixo calor de hidratação.
A reação química da escória de alto-forno com a água se processa em velocidade um pouco menor que a do clínquer moído. Em conseqüência disso, esse tipo de cimento leva mais tempo para endurecer. Mas, em compensação, esse tempo a mais permite que os grãos e partículas que o compõem se liguem melhor entre si, reduzindo com isso os espaços vazios ou poros entre eles, garantindo uma maior durabilidade e ganho na resistência em idades avançadas (ARAÚJO et al., 2000).
O cimento Portland pozolânico (CP IV) possui na sua composição de 15 % a 50 % de pozolana. O alto teor de pozolana proporciona estabilidade no uso com agregados reativos e em ambientes de ataque ácido, em especial de ataque por sulfatos. Em conseqüência do seu baixo ganho de resistência nas primeiras idades, não é recomendado para uso em argamassa armada, concreto de desforma rápida sem cura térmica e concreto protendido pré-tensionado. Em contrapartida, é altamente eficiente em argamassas de assentamento e revestimento, em concreto magro, concreto armado, concreto para pavimentos e solo-cimento.
2.3 Agregados
Agregado é um material granuloso, podendo ser natural ou artificial, sem forma ou volume definidos e de atividade química praticamente nula. É um material utilizado em quase todas as obras de infra-estrutura civil, compreendendo edificações, pavimentação, barragens e saneamento. No concreto, ocupa cerca de 60 % a 80 % do seu volume.
Os agregados têm uma função muito importante, do ponto de vista econômico e técnico, nas argamassas e concretos, por exercerem influência benéfica sobre algumas características, como: retração, aumento da resistência ao desgaste e resistência aos esforços mecânicos (TARTUCE; GIOVANNETTI, 1990).
As características importantes do agregado para a composição do concreto incluem porosidade, composição ou distribuição granulométrica, absorção de água, forma e textura superficial, resistência à compressão, módulo de elasticidade e tipos de substâncias deletérias presentes.
2.3.1 Classificação dos agregados
Os agregados são classificados quanto à origem, às dimensões e à composição mineralógica.
2.3.1.1 Quanto à origem
Os agregados podem ser classificados quanto à origem como sendo naturais, quando se encontram na natureza prontos para serem utilizados ou necessitando apenas de processo de lavagem e classificação. Como exemplos têm a areia de mina, areia de rios e seixos rolados.
2.3.1.2 Quanto às dimensões
Os agregados podem ser classificados em miúdos ou graúdos. Denominam-se agregados miúdos os que têm diâmetro máximo igual ou inferior a 4,8 mm, a exemplo temos a areia e o pó de pedra. Já os agregados graúdos são os que têm diâmetro máximo superior a 4,8 mm, exemplificados pela brita e pelo seixo rolado.
2.3.1.3 Quanto à composição mineralógica
Para fabricação de argamassas e concretos é muito importante que se tenha conhecimento da natureza dos agregados, dado que herdarão a mineralogia bem como muitas das propriedades físicas e mecânicas da rocha mãe, a partir da qual foram obtidos. Portanto, podem ser provenientes da decomposição de três tipos de rochas: ígneas (ou magmáticas), sedimentares ou metamórficas (PETRUCCI, 1998).
As rochas ígneas ou magmáticas são formadas pela consolidação do magma por resfriamento. São conhecidas como extrusivas quando o resfriamento se dá na superfície da crosta terrestre. Caso o resfriamento ocorra em grandes profundidades, tais rochas são chamadas de intrusivas. Podem apresentar estruturas cristalinas ou amorfas, de acordo com a velocidade de resfriamento. Quanto maior a profundidade , mais lento é o resfriamento, o que permite maior cristalização dos minerais, resultando em rochas mais resistentes e melhores agregados (FARIAS; PALMEIRA, 2007). Seu componente principal é a sílica. Quimicamente são as mais ativas. Menciona-se como exemplo o granito e o basalto.
As rochas sedimentares são as estratificadas em camadas, que se originam da fragmentação de outras rochas, as quais são formadas por três processos principais, a saber (VERÇOZA, 1984):
Deposição (sedimentação) das partículas originadas pela erosão de outras rochas - rochas sedimentares clásticas ou detríticas;
Precipitação de substâncias em solução - rochas sedimentares químicas; Deposição dos materiais de origem orgânica - rochas sedimentares
As rochas metamórficas são resultantes de outros tipos de rochas (ígneas, sedimentares ou mesmo outras rochas metamórficas) e se originam da ação de altas temperaturas e fortes pressões sobre rochas profundas, sem que ocorra fusão do material que as forma. As características finais desse tipo de rocha dependem da rocha original e do grau de intemperismo (alto, médio ou baixo). Como exemplo de rocha com o grau de intemperismo baixo tem o filito e a ardósia. Os xistos resultam de um grau de intemperismo médio. Já o mármore, quartzito e gnaisses são exemplos de rochas resultantes de intemperismo de baixo ou alto grau, gerando rochas com propriedades variáveis (ARAÚJO et al., 2000; FARIAS; PALMEIRA, 2007).
2.3.2 Propriedades dos agregados
Tabela 8 - Propriedadesdos agregados de acordo com as condicionantes. Condicionantes Porosidade Composição química e mineralógica Condições prévias e condicionantes de fabricação Características - Massa específica aparente;
- Absorção de água;
- Resistência;
- Módulo de Elasticidade;
- Sanidade.
- Resistência;
- Módulo de Elasticidade;
- Substâncias deletérias presentes;
- Cargas elétricas.
- Tamanho;
- Forma;
-Textura das partículas.
Fonte: FARIAS; PALMEIRA, 2007.
A composição mineralógica dos agregados e sua porosidade afeta a resistência, a compressibilidade e a sanidade dos concretos endurecidos. O consumo do cimento Portland é altamente dependente da superfície específica e da porosidade dos grãos de agregados (FARIAS; PALMEIRA ,2007).
2.4 Sustentabilidade e Resíduos
2.4.1 Origem da Teoria do Desenvolvimento Sustentável
A idéia de desenvolvimento sustentável surgiu através de um processo lento e repleto de danos ambientais para se alcançar a conscientização de que os recursos naturais são limitados e precisam ser utilizados com cautela (DIAS, 2009).
O aumento da desertificação, as mudanças climáticas, os acidentes ambientais, a extinção de animais e outros eventos contribuíram para chamar a atenção de ambientalistas, cientistas, organizações não-governamentais (ONG) e da população em geral para o fato da administração dos recursos oriundos do meio ambiente (TEIXEIRA, 2005).
Seguem alguns fatos que contribuíram para a construção da Teoria do Desenvolvimento Sustentável:
a) Primavera Silenciosa – 1962
O livro Silent Spring foi escrito pela norte-americana Rachel Carson e correlacionou as atividades produtivas à degradação ambiental, atentando para o uso de um pesticida que causava perigo ao homem e aos animais. Assim, demonstrou a vulnerabilidade da natureza frente à intervenção do homem.
b) A Tragédia dos Bens Comuns – 1968
Artigo escrito e publicado por Garrett Hardin (The Tragedy of the Commons) e apresentado como conferência no congresso da Sociedade Americana para o Progresso da Ciência, em 1967. Abordou a destruição de bens comuns por interesses privados (NOBRE; AMAZONAS, 2002).
c) Os Limites do Crescimento – 1972
esgotamento dos recursos naturais não renováveis e a difusão da fome ao crescimento populacional e ao crescimento econômico (DIAS, 2009).
Tal estudo leva em consideração cinco variáveis: industrialização (crescente), população (em rápido crescimento), má-nutrição (em expansão), recursos naturais não renováveis (em extinção) e o meio ambiente (em deterioração) (NOBRE; AMAZONAS, 2002).
d) Conferência das Nações Unidas sobre Meio Ambiente Humano – 1972
Conferência ocorrida em Estocolmo, na Suécia, em 1972. Produziu a Declaração da ONU sobre Ambiente Humano que aponta vinte e seis princípios voltados para a preservação de recursos naturais e para a proteção de espécies ameaçadas.
O estudo serviu como marco para a propagação de outros eventos com temas ambientais e também para que países incluíssem a proteção ambiental nas suas constituições e em outras normas (DIAS, 2009).
e) Comissão Mundial sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento – 1983
Criada pela Organização das Nações Unidas (ONU), conhecida também como Comissão Brundtland, seu relatório final, publicado em 1987, ficou conhecido como Nosso Futuro Comum.
Apresentava como objetivos: reexaminar as questões críticas relativas ao meio ambiente e reformular propostas realísticas para abordá-las; propor novas formas de cooperação internacional nesse campo de modo a orientar as políticas e ações no sentido de fazer as mudanças necessárias, e dar a indivíduos, organizações voluntárias, empresas, institutos e governos uma maior compreensão dos problemas existentes, auxiliando-os e incentivando-os a uma atuação mais firme (COMISSÃO MUNDIAL SOBRE MEIO AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO, 1988).
O desenvolvimento sustentável é aquele que atende as necessidades do presente sem comprometer a possibilidade das gerações futuras atenderem as suas próprias necessidades (COMISSÃO MUNDIAL SOBRE MEIO AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO, 1988).
f) Conferência das Nações Unidas para Meio Ambiente e Desenvolvimento -
conhecida como a Cúpula da Terra, Conferência do Rio ou Rio-92 – 1992
Essa conferência reuniu 178 países e produziu: a) A Declaração do Rio sobre Meio Ambiente; b) Agenda 21; c) Duas grandes convenções internacionais; d) Comissão de desenvolvimento sustentável; e) Um acordo para negociar uma convenção mundial sobre desertificação; f) A Declaração de Princípios para o Manejo Sustentável de Florestas (DIAS,2009).
g) Rio +5 – 1997
Encontro realizado em New York pela comunidade internacional para rever os compromissos assumidos pelos países na Conferência Rio 92, principalmente no que diz respeito à implementação da Agenda 21. A conclusão a que se chegou foi que muitas das metas da Agenda 21 ainda não tinham sido atingidas.
h) Rio +10 – 2002
Conferência realizada em Joanesburgo, África do Sul, em 2002. A partir do evento foram produzidos dois documentos que compreendem uma declaração política sobre a busca do desenvolvimento sustentável e um plano de ação para orientar a implementação dos compromissos assumidos conjuntamente pelos países participantes.
2.4.2 Noção de sustentabilidade
A expressão sustentabilidade está atrelada às idéias de conservação, manutenção, sobrevivência, bem como à noção de continuidade e de durabilidade e deve ser entendida através de aspectos ambientais, sociais, políticos, econômicos, demográficos, cultural e espacial, os quais serão explicitados tendo por base uma breve conceituação (NOVAES, 2000):
A sustentabilidade ambiental está atrelada à manutenção da capacidade de sustentação dos ecossistemas.
A sustentabilidade social tem como referência o desenvolvimento e como objetivo a melhoria da qualidade de vida da população.
A sustentabilidade política diz respeito ao processo de construção da cidadania e visa garantir a plena incorporação dos indivíduos ao processo de desenvolvimento.
A sustentabilidade econômica implica numa gestão eficiente dos recursos e na regularização de investimentos públicos e privados.
A sustentabilidade demográfica revela os limites da capacidade de suporte dos territórios.
A sustentabilidade cultural relaciona-se à capacidade de manter a diversidade de culturas, valores e práticas no planeta.
A sustentabilidade espacial é norteada pela busca de maior equidade nas relações inter-regionais.
2.4.3 Resíduos
Lixo é tudo aquilo que não se quer mais e se joga fora, englobando coisas inúteis, velhas e sem valor.
em face da melhor tecnologia disponível (LEI 12.305/2010).
Resíduos são o resultado de processos de diversas atividades da comunidade de origem: industrial, doméstica, de construção e demolição de obras, hospitalar, comercial, agrícola, de serviços e ainda da varrição pública. Os resíduos apresentam-se nos estados sólido, gasoso e líquido (KRAEMER, 2005).
A geração de resíduos sólidos domiciliares no Brasil é cerca de 0,6/hab/dia e mais 0,36 kg/hab/dia de resíduos de varrição, limpeza de logradouros e entulhos. Grande parte dos resíduos gerados no país não é coletada, permanecendo junto às habitações, vazando em logradouros públicos, terrenos baldios ou cursos d´água (MONTEIRO; ZVEIBIL, 2001).
Os resíduos de construção e demolição (RCD) representam 50 % da massa dos resíduos sólidos urbanos (RSU). Uma estimativa aponta para um montante de 68,5 milhões de toneladas por ano, visto que aproximadamente 137 milhões de brasileiros vivem no meio urbano (ÂNGULO, 2005).
No Brasil, a geração de RCD per capita foi estimada em 500 kg/hab.ano, mediana para algumas cidades brasileiras (PINTO, 1999).
2.4.3.1 Classificação dos resíduos
Os resíduos podem ser classificados quanto a sua origem e quanto a sua periculosidade.
Quanto à origem, segundo a Lei 12.305/2010, os resíduos podem ser provenientes de domicílios, limpeza pública, estabelecimentos comerciais, indústrias, serviços de saúde, construção civil, agrossilvopastoril, serviços de transportes, mineração, entre outros.
A NBR 10004/2004 – Resíduos Sólidos – Classificação diferencia os resíduos em quatro classes de periculosidade, sendo:
à saúde pública e ao meio ambiente. Devendo apresentar pelo menos umas das seguintes características: inflamabilidade, corrosividade, reatividade, toxicidade, patogenicidade.
b) Resíduo Classe II – Não-Perigosos – São resíduos representados por restos de alimentos, resíduos de papel e papelão, de plásticos polimerizados, de madeira, de borracha, de bagaço de cana, de areia de fundição.
c) Resíduo Classe II A – Não-Inertes - Aqueles que não se enquadram nas classificações de resíduos classe I ou classe III. Apresentam propriedades de combustibilidade, biodegrabilidade ou solubilidade em água.
d) Resíduo Classe II B – Inertes - Quaisquer resíduos que submetidos a um contato estático ou dinâmico com água, não tenham nenhum de seus componentes solubilizados a concentrações superiores aos padrões de potabilidade de água definidos pelo Anexo G da Norma NBR 10004/2004.
2.4.4 Resíduos Industriais
Resíduos Industriais são rejeitos gerados nos processos produtivos e nas instalações industriais (Lei 12.305/2010).
O manejo e a disposição final dos resíduos industriais, apesar de menos discutidos pela população que os resíduos domésticos, constituem um problema atual e continuarão a trazer sérias consequências ambientais e para a saúde das gerações futuras (MONTEIRO; ZVEIBIL, 2001).
O IBGE investigou 5.560 municípios brasileiros e constatou que o despejo de resíduos industriais, óleos ou graxas (inclusive derramamento de petróleo) foi apontado por 521 municípios como uma das principais causas de poluição da água. Na região sudeste foi verificada a maior proporção desses municípios (31%), seguida de perto pela norte (28 %). Os estados de Rondônia (45%), Espírito Santo (43 %), Rio de Janeiro (41 %) e Sergipe (39 %) apresentaram as maiores proporções (IBGE, 2005).
ampliam seus negócios, modernizam suas máquinas, contratam mais empregados, sem, contudo, realizar o mínimo necessário para prevenir, controlar e recuperar os danos ambientais (DIAS, 2009).
Uma atividade utilizadora de recurso ambiental, considerada efetivamente ou potencialmente poluidora ou capaz de causar degradação ambienta, tem, necessariamente, que computar e arcar com os custos da proteção ambiental.
O Princípio do Poluidor-Pagador, estampado como Princípio 16 na Declaração do Rio sobre Meio Ambiente e Desenvolvimento, prega que os responsáveis pelas atividades potencialmente poluidoras devem realizar todas as diligências necessárias para impedir consequências danosas ao meio ambiente decorrentes das suas atividades. Essas diligências, por sua vez, precisam ser avaliadas tecnicamente e devem ser tomadas providências de forma antecipada, não em momento posterior ao dano (CONFERÊNCIA DAS NAÇÕES UNIDAS SOBRE O MEIO AMBIENTE E DESENVOLVIMENTO, 1997).
Portanto, os geradores dos resíduos industriais são obrigados a cuidar do gerenciamento, transporte, tratamento e destinação final destes (KRAEMER, 2005).
2.4.5 Reciclagem e Reutilização
A reciclagem é o processo de transformação dos resíduos sólidos que envolve a alteração de suas propriedades físicas, físico-químicas ou biológicas, com vistas à transformação em insumos ou novos produtos (LEI 12.305/2010).
Já a reutilização é o processo de aproveitamento de resíduos sólidos sem haver sua transformação física, físico-química ou biológica (LEI 12.305/2010).
O ato de reutilizar os resíduos de corte de botão em poliéster (RCBP) diminui o acúmulo de rejeitos e economiza energia, além de assumir um papel importante na preservação do meio ambiente.
a 50 % da matéria-prima utilizada no processo é transformada em resíduo que, por ser um plástico termofixo, não é reciclável. Daí é possível entender a importância dessa reutilização (MEDEIROS, 2005).
Com uma produção de resíduo de 1 tonelada por dia é possível a construção de 3400 blocos de enchimento para laje pré-moldada e mais, misturando gesso ao resíduo de botão é possível também produzir 1500 m2 de revestimento texturizado em alvenaria (MEDEIROS, 2005).
Uma das empresas fabricantes desse material está localizada no município de Parnamirim/RN e produz em média 200 toneladas de resíduo por ano, tendo como seu destino final o Aterro Metropolitano de Natal.
Figura 3- a) Manta pós-corte; b) e c) Manta com granulometria menor; d) Pó compactado proveniente do polimento do botão.
A resina de poliéster insaturado termofixo é comercialmente chamada de Polydine ®5067. Apresenta-se na forma de um líquido incolor levemente azulado e tem como principais características a alta transparência, alta viscosidade e baixa reatividade. Esse produto pode ser utilizado para fabricação de botões, bijuterias, cabines telefônicas, confecção de banheiras, entre outros.
Para a fabricação de botão, caso da pesquisa, essa resina é misturada com outros insumos, tais como monômero de estireno, catalisador e corantes, conforme a Tabela 9, demonstra a seguir.
b)
c) a)
